水稻收割機(jī)橡膠履帶行走系快速設(shè)計(jì)及仿真分析-開題報(bào)告

1、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士研究生論文開題報(bào)告 所在院系 工學(xué)院 專 業(yè) 車輛工程 學(xué)生姓名 入學(xué)時(shí)間 2010.09 導(dǎo)師姓名 課題名稱 水稻收割機(jī)橡膠履帶行走系快速設(shè)計(jì)及仿真分析中國農(nóng)業(yè)大學(xué)研究生院制填表時(shí)間2011 年05月04日一、立論依據(jù)（以下各項(xiàng)均可加頁）（包括課題的研究意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析，附主要的參考文獻(xiàn)）1、研究意義履帶行走系是一種傳統(tǒng)的行走裝置，是人類繼發(fā)明車輪之后又跨出的一大步,擴(kuò)展了車輛由“線”到“面”的活動(dòng)范圍。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,履帶行走裝置不僅用于拖拉機(jī)、農(nóng)田基本建設(shè)車輛,還用于農(nóng)業(yè)機(jī)械上3。中國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國,拖拉機(jī)對(duì)農(nóng)田作業(yè)發(fā)揮的作用是極其巨大的。特別是在農(nóng)業(yè)機(jī)械收獲領(lǐng)域，

2、履帶式拖拉機(jī)發(fā)揮著重要作用4。實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的行走裝置主要是輪子和履帶。而履帶拖拉機(jī)由于其牽引力大,接地比壓低,附著性能好等優(yōu)點(diǎn)占據(jù)著農(nóng)業(yè)機(jī)械中重要的位置1。履帶拖拉機(jī)行走系對(duì)其各方面性能的發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用。既加強(qiáng)了離開道路的越野能力, 同時(shí)也增大了負(fù)重能力。履帶式車輛行走系統(tǒng)與輪式車輛具有明顯的不同。履帶車輛不像輪式車輛那樣用前后輪支承，而是靠兩條履帶與地面接觸2。履帶車輛的左、右兩側(cè)各有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪來驅(qū)動(dòng)該側(cè)履帶實(shí)現(xiàn)行駛。履帶式行走系與輪胎式行走系相比較有如下特點(diǎn): 1.支承面積大、接地比壓小。2.履帶板支承面上有履齒，不易打滑，牽引附著性能好。3.結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大，運(yùn)動(dòng)慣性大

3、，減震功能弱，使部件易受損壞5。因此履帶車輛行駛速度不能太高，機(jī)動(dòng)性差。履帶式行走裝置現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用在水稻聯(lián)合收割機(jī)上。這樣，履帶式水稻聯(lián)合收割機(jī)既可以在旱田中收割也可以在水田中收割，同時(shí)滿足了南方和北方的需要，可以被廣泛采用。履帶式行走機(jī)構(gòu)由履帶、驅(qū)動(dòng)輪和臺(tái)車組成。臺(tái)車由臺(tái)車架、支重輪、托帶輪、引導(dǎo)輪（張緊輪）和履帶張緊一緩沖裝置組成。履帶式行走系的功用是支承車體, 并將由傳動(dòng)系輸入的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩變成車輛在地面上移動(dòng)時(shí)的牽引力。履帶式行走機(jī)構(gòu)是整機(jī)的支承件，用來支承整機(jī)的重量，承受機(jī)構(gòu)在作業(yè)過程中產(chǎn)生作用力，并完成整機(jī)行進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)向和作業(yè)移動(dòng)。實(shí)踐證明，橡膠履帶式行走裝置是水稻濕田收獲機(jī)

4、械的最佳行走機(jī)構(gòu)。橡膠履帶行走系統(tǒng)是現(xiàn)代高新工業(yè)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。橡膠履帶行走系統(tǒng)的發(fā)展拓寬了履帶車輛的應(yīng)用范圍，克服了金屬履帶行走系統(tǒng)固有缺點(diǎn)，使履帶車輛可以上路行駛，無需專用運(yùn)載車輛。橡膠履帶式行走裝置比金屬履帶式，輪胎式行走裝置相比，在對(duì)路面破壞性，噪聲，接地壓力和行走速度等方面有很大的優(yōu)越性。實(shí)驗(yàn)表明，橡膠履帶具有重量輕，行走阻力小，行駛平順，拆裝簡便等性能優(yōu)點(diǎn)，能較好的滿足泥腳15cm左右水田的收獲作業(yè)要求。目前已定型的水稻聯(lián)合收割機(jī)大部分采用了橡膠履帶行走裝置。橡膠履帶用橡膠的彈性變形代替了銷軸、銷套間的轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦，故內(nèi)行走阻力減少，因此總行走阻力也相應(yīng)減少6。南方水稻產(chǎn)區(qū)土壤含水率高

5、，田里有較多積水，承壓能力低，因此履帶式聯(lián)合收割機(jī)的行走裝置工作條件非常惡劣，負(fù)荷重，沖擊大，其支重輪、導(dǎo)向輪、驅(qū)動(dòng)輪等長期帶有泥水，容易損壞，稻草很容易壓入各輪與履帶的間隙中，造成履帶的滑脫。因此，有必要對(duì)履帶行走系進(jìn)行仿真分析，得到其優(yōu)化方案，從而為其設(shè)計(jì)和改進(jìn)提供依據(jù)?？傊?，對(duì)于土壤潮濕又粘重的地區(qū)，以及南方地區(qū)多起伏的丘陵地帶，履帶式拖拉機(jī)都具有較好的行駛穩(wěn)定性和復(fù)雜地形適應(yīng)性。履帶行走系作為履帶車輛底盤的重要總成之一，其優(yōu)劣直接影響到履帶車輛的行駛平順性、穩(wěn)定性和附著性能78。履帶式行走機(jī)構(gòu)也是水稻聯(lián)合收割機(jī)設(shè)計(jì)的難題之一，因此有必要對(duì)履帶行走系進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真分析，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)和提

6、高性能的目的。2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析履帶式行走系主要應(yīng)用于軍用車輛，工程車輛和農(nóng)業(yè)車輛等領(lǐng)域。在農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用主要集中在水稻收獲機(jī)上。因此，就履帶式行走系的研究現(xiàn)狀，對(duì)國內(nèi)外文獻(xiàn)進(jìn)行了分析。1.國外研究現(xiàn)狀當(dāng)今世界實(shí)現(xiàn)了水稻收獲機(jī)械化的國家有美國、澳大利亞、日本、韓國、東南亞局部地區(qū)已全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，其中日本的水稻收獲機(jī)械在世界上一直處于領(lǐng)先水平，生產(chǎn)機(jī)型有久保田、洋馬以及三菱公司生產(chǎn)的半喂入水稻聯(lián)合收割機(jī)等，這些機(jī)型幾乎都采用履帶式行走系9。由于金屬履帶工藝復(fù)雜、磨損嚴(yán)重、振動(dòng)大、轉(zhuǎn)移時(shí)破壞路面等原因，現(xiàn)水稻聯(lián)合收割機(jī)已全部采用整體式橡膠履帶。橡膠履帶部分克服了普通金屬履帶拖拉機(jī)行駛速度低

7、、噪聲大、金屬耗量大、對(duì)地面破壞嚴(yán)重等缺點(diǎn)，這種履帶最早用于脫水后的水田、沼澤地、雪地和灘涂地，現(xiàn)在已經(jīng)開始用于常規(guī)拖拉機(jī)。國外對(duì)橡膠履帶拖拉機(jī)的開發(fā)研制起步較早，二十世紀(jì)四十年代以來，意大利、美國和前蘇聯(lián)等國家相繼進(jìn)行了橡膠履帶的研制，歐美的研究始于20世紀(jì)50年代中期10。20世紀(jì)60年代日本一家農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商ISEKI公司提出設(shè)想并委托橡膠生產(chǎn)商普利司通公司開發(fā)了第1條替代金屬履帶的橡膠履帶, 最初是為了解決農(nóng)用聯(lián)合收割機(jī)金屬履帶易被稻草、麥桿和泥土堵塞,橡膠輪胎易在水田中打滑以及金屬履帶會(huì)對(duì)瀝青和混凝土路面造成破壞的情況而設(shè)計(jì)的。并將其成功應(yīng)用于水稻收割機(jī)械上。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,日本已

8、經(jīng)成為橡膠履帶的主要生產(chǎn)國家之一11。目前世界上使用橡膠履帶最多的國家和地區(qū)依次為日本、歐洲和北美。美國是北美的主要水稻生產(chǎn)國，主要分布在美國東南部的阿肯色、路易斯安娜、密西西比、得克薩斯和西部的加得福尼亞等州，水稻收獲都使用大型輪式聯(lián)合收割機(jī)，也有半履帶式和履帶式聯(lián)合收割機(jī)12。國外對(duì)履帶式水稻收獲機(jī)械行走系的研究主要集中于理論層面，如對(duì)于履帶式行走系在水田中行駛阻力的研究，對(duì)土壤的剪切力的計(jì)算，以及對(duì)整車性能的分析，如行駛平順性，轉(zhuǎn)彎的穩(wěn)定性等。對(duì)于行走系本身及相關(guān)部件的設(shè)計(jì)和分析相對(duì)較少13。2.國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國從1954年開始實(shí)驗(yàn)研究水田行走機(jī)構(gòu)，到目前為止已研究出多種類型的行走機(jī)構(gòu)。

9、最早的履帶是金屬履帶，這種履帶在我國的應(yīng)用范圍較廣，其主要缺點(diǎn)是使用很短時(shí)間鉸鏈就會(huì)產(chǎn)生過度磨損14。為了克服這一缺點(diǎn)，人們研制了橡膠金屬履帶，它通過橡膠將一塊塊金屬履帶板連接成一條履帶，在沙漠和沼澤中壽命較長，但重量較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜15。橡膠履帶是1969年開發(fā)的，用橡膠制造的一種環(huán)形軌道帶。該帶開始主要用于農(nóng)業(yè)機(jī)械，爾后因其具有免費(fèi)修理、耐久性、振動(dòng)和噪音小等優(yōu)點(diǎn)而擴(kuò)大應(yīng)用，逐步用于搬運(yùn)車輛、除雪機(jī)、鏟土機(jī)、不平整地面搬運(yùn)車輛和推土機(jī)等多方面。目前，我國在橡膠履帶應(yīng)用方面發(fā)展緩慢，工程機(jī)械仍多采用金屬履帶16。我國生產(chǎn)的履帶拖拉機(jī)絕大部分是金屬履帶結(jié)構(gòu)。國內(nèi)采用橡膠履帶的機(jī)械大多都是進(jìn)口的

10、。我國于1975年研制出20馬力級(jí)橡膠履帶，配在上海-120聯(lián)合收割機(jī)上，此外，遼寧撫順曾研制出12馬力級(jí)橡膠履帶，配在遼4LB90聯(lián)合收割機(jī)上。一拖在1994年4月試制出第一臺(tái)東方紅802R橡膠履帶拖拉機(jī)。在隨后30多年的時(shí)間里，該公司著重在東方紅802及東方紅1002拖拉機(jī)上進(jìn)行了橡膠履帶性能和壽命試驗(yàn)，獲得了大量的試驗(yàn)資料。2000 年中國一拖集團(tuán)有限公司研制了 95.6kW 的東方紅-1302R 型橡膠履帶車輛，由于采用了橡膠履帶行走系統(tǒng)噪聲低、振動(dòng)小、乘坐舒適。我國橡膠履帶的使17用還局限在很小的領(lǐng)域，僅僅在收獲機(jī)上得到使用，拖拉機(jī)上的使用還不廣泛。橡膠履帶幾經(jīng)改進(jìn)，性能日趨完善18

11、。由于履帶車輛自身以及使用環(huán)境的復(fù)雜性，傳統(tǒng)的研究模式導(dǎo)致研制費(fèi)用高、周期長。地面力學(xué)以及多體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展和完善，為履帶車輛的建模仿真提供了理論與技術(shù)支持19。但軟土地與履帶之間相互作用復(fù)雜，建模困難。以往研究履帶車輛都假設(shè)在剛性路面上行走，也主要集中在軍用機(jī)械和工程機(jī)械領(lǐng)域，如吉林大學(xué)的王水林對(duì)挖掘機(jī)履帶行走裝置在硬地面上進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，對(duì)滑轉(zhuǎn)滑移條件下履帶車輛在堅(jiān)實(shí)路面上的轉(zhuǎn)向過程進(jìn)行了仿真和分析20。吉林大學(xué)李海偉等針對(duì)礦用挖掘機(jī)履帶行走裝置動(dòng)力學(xué)展開研究，建立了礦用挖掘機(jī)履帶行走裝置的虛擬樣機(jī)模型，在ADAMS/View 虛擬環(huán)境下對(duì)平道和坡道運(yùn)行情況下的履帶行走裝置進(jìn)行了仿真分析，

12、基于 ANSYS 對(duì)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析，建立了具有不同齒數(shù)的驅(qū)動(dòng)輪模型，分別進(jìn)行了仿真試驗(yàn)優(yōu)化，得到了滿足靜、動(dòng)態(tài)特性要求的最佳齒數(shù)驅(qū)動(dòng)輪參數(shù)21；太原理工大學(xué)梁健等對(duì)連續(xù)采煤機(jī)履帶行走裝置展開研究，建立了連續(xù)采煤機(jī)履帶行走裝置的虛擬樣機(jī)模型，在 ADAMS/View 虛擬環(huán)境下對(duì)前進(jìn)、后退、爬坡、轉(zhuǎn)向等各種運(yùn)行情況下的履帶行走裝置進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真分析，最后基于 UG 軟件的 NX Nastran 模塊對(duì)驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行有限元強(qiáng)度及疲勞可靠性分析22。而對(duì)于履帶車輛與軟土接觸情況的研究則較少，相關(guān)文獻(xiàn)利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，就履帶預(yù)張緊力對(duì)車輛軟土通過性能的影響規(guī)律進(jìn)行研究，以及分析履帶預(yù)張緊力對(duì)高

13、速履帶車輛的平順性的影響，但都沒有涉及不同土壤特性條件下履帶板和支重輪的受力分析。20多年來，國內(nèi)部分院校、研究院所和企業(yè)對(duì)橡膠履帶車輛做了一定的研究，如：天津工程機(jī)械研究所對(duì)橡膠履帶兩棲車輛的研究，中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究院及南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所對(duì)水稻收割機(jī)橡膠履帶的研究，吉林大學(xué)對(duì)差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究，江蘇大學(xué)對(duì)橡膠履帶嚙合的研究，青島建筑工程學(xué)院對(duì)橡膠履帶接地齒接地壓力的試驗(yàn)研究，中國一拖集團(tuán)有限公司對(duì)橡膠履帶拖拉機(jī)的研究和杭州永固橡膠廠對(duì)橡膠履帶的研究等23。趙文生對(duì)履帶式拖拉機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)原則和運(yùn)動(dòng)受力進(jìn)行分析，總結(jié)履帶行走機(jī)構(gòu)在行走時(shí)的影響因素24；湖南省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站的成詩瑜對(duì)水稻聯(lián)合

14、收割機(jī)履帶行走裝置中的履帶在水平面內(nèi)的接地長度、寬度和軌距以及履帶與割臺(tái)的配置關(guān)系等設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行初步分析，為履帶行走裝置的設(shè)計(jì)提供依據(jù)25；廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院的蔡龍等利用PRO E 分別建立水稻收割機(jī)履帶轉(zhuǎn)向行走機(jī)構(gòu)各部分模型并裝配，導(dǎo)入 ADAMS中建立的水稻收割機(jī)履帶轉(zhuǎn)向行走機(jī)構(gòu)模型，為水稻收割機(jī)物理樣機(jī)試驗(yàn)及其轉(zhuǎn)向行走機(jī)構(gòu)中各部件受力情況及性能的研究分析提供參考26；安陽工學(xué)院的朱艷芳等針對(duì)某型履帶車輛，運(yùn)用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)自動(dòng)分析軟件(ADAMS)建立其行走系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型，解決車輛在高速行駛過程中的“脫輪”問題，為履帶車輛的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)27。還有一些關(guān)于履帶張緊緩沖裝置的特性分

15、析，履帶支重輪的動(dòng)力學(xué)及疲勞壽命分析，履帶銷疲勞壽命估算，履帶脫輪問題的動(dòng)力學(xué)仿真分析等相關(guān)研究均相對(duì)較多。目前的研究熱點(diǎn)包括履帶式車輛行走系的動(dòng)力學(xué)建模和仿真、履帶式車輛操縱機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)、先進(jìn)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)在履帶式車輛上的應(yīng)用、新型多功率流履帶式車輛開發(fā)等方面28。目前，用于履帶車輛動(dòng)力學(xué)仿真的軟件主要有ADAMS和Recur-Dyn兩種。ADAMS專門有分析履帶車輛的模塊ATV，新一代多體動(dòng)力學(xué)分析軟件Recur-Dyn則提供了高速和低速履帶車輛的建模工具。近年來對(duì)履帶拖拉機(jī)的磨損問題研究較少，導(dǎo)致履帶拖拉機(jī)行走機(jī)構(gòu)中支重輪的磨損現(xiàn)象日益突出29。而履帶拖拉機(jī)目前的一

16、個(gè)主要缺點(diǎn)是其行走機(jī)構(gòu)如支重輪、導(dǎo)向輪、驅(qū)動(dòng)輪及履帶板(俗稱“三輪一板”)磨損較快。隨著履帶車輛速度的提高，橡膠履帶的脫輪問題也成為人們考慮的重點(diǎn)。目前關(guān)于脫輪問題的研究主要集中在設(shè)計(jì)防脫輪裝置，而對(duì)于行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)和脫輪問題的動(dòng)力學(xué)分析還有待研究。履帶式行走機(jī)構(gòu)在機(jī)械行業(yè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，影響其行走的因素不僅和機(jī)械的結(jié)構(gòu)、參數(shù)有關(guān)，而且還和地面土壤的性質(zhì)有著密切的關(guān)系30。進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析時(shí)要綜合地分析和研究，認(rèn)真分析各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，才能保證履帶行走機(jī)構(gòu)使用狀態(tài)良好，完全滿足使用要求3132。3.國內(nèi)外研究現(xiàn)狀總結(jié)總之，目前國內(nèi)外對(duì)履帶車輛的研究主要集中在軍用車輛和工程機(jī)械方面，特別是重型

17、機(jī)械如坦克，起重機(jī)，挖掘機(jī)等。研究多以整機(jī)為研究對(duì)象，分析也主要側(cè)重整機(jī)的平順性，行駛穩(wěn)定性以及與路面相互作用機(jī)理等，大多局限在理論水平，而對(duì)于履帶行走系本身的設(shè)計(jì)及相關(guān)研究則相對(duì)較少33。在農(nóng)用機(jī)械方面，對(duì)履帶式行走系的研究主要是集中在各個(gè)關(guān)鍵部件的性能仿真分析，對(duì)于行走系總成的設(shè)計(jì)及相關(guān)分析也相對(duì)較少34。因此，對(duì)履帶式行走系進(jìn)行設(shè)計(jì)及相關(guān)分析是必要的。主要參考文獻(xiàn)：1A.C.安東諾夫.履帶行駛裝置原理M.國防工業(yè)出版社，19572陳秉聰.土壤-車輛系統(tǒng)力學(xué)M.中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社，19813歐陽東，吳耘，張文鳳.半喂入聯(lián)合收獲機(jī)橡膠履帶行走裝置的探討J.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，1983.094李春英

18、,趙瑞萍.兩種履帶行走機(jī)構(gòu)的討論J.煤礦機(jī)電，2008.045鞏青松，董阿忠，陳靖芯，秦永法等.履帶式車輛關(guān)鍵機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)J.農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2008.046周漢林,黃雄輝,鄒詩洋,劉維孟.履帶式聯(lián)合收割機(jī)行走裝置的研究J.研究學(xué)苑7趙瑜,閆宏偉.履帶式行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析和研究J.數(shù)字技術(shù)與機(jī)械加工工藝裝備,2010.58武真.農(nóng)機(jī)和工程車輛用橡膠履帶J.9成詩瑜.水稻聯(lián)合收割機(jī)履帶行走裝置設(shè)計(jì)參數(shù)分析J.湖南農(nóng)機(jī)，2003，310K.Bandoetal.The Development of the Rubber Track for Small Size Bulldozers. SAE,P

19、aper No. 911854:339-34711李 明，湯楚宙水稻聯(lián)合收割機(jī)履帶支重輪的問題分析與改進(jìn)意見J.湖南農(nóng)機(jī)，2002.512張玉峰，梁兆新，朱湘璇，葉才學(xué)等水稻聯(lián)合收割機(jī)新型履帶行走底盤的原理及設(shè)計(jì)JEquipment Manufactring Technology No.10，201013Mechanical Dynamics Sweden AB. ADAMS Tracked Vehicle Tool kversion 3.3 documentation and Training Guide S. April 20th, 200114Anh Tuan Le.Modeling a

20、nd Control ofTracked vehiclesD. De-partment ofMechanical andMechatronic Engineering, The Univer-sity ofSydney, 1999 15耿改龍，王巧靈.水稻聯(lián)合收割機(jī)行走系的設(shè)計(jì)J.山東農(nóng)機(jī)，2000，416朱惠蓮.松軟地面行走機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀和展望J.科技信息：138-13917朱士岑，趙剡水.國內(nèi)外對(duì)橡膠履帶拖拉機(jī)的研究J.199718王渥民.橡膠履帶的開發(fā)與應(yīng)用J，22期23卷：34-3519孫運(yùn)強(qiáng).橡膠履帶底盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)仿真研究D.2010.0320劉莉.重型履帶車輛行走裝置設(shè)計(jì)理論與

21、方法研究D.2005.1021江少杰,陳偉敘,李尚平.ADAMS宏命令在小型甘蔗收割機(jī)履帶式底盤機(jī)構(gòu)虛擬樣機(jī)建模仿真過程中應(yīng)用的探討J.裝備制造技術(shù)，2006，3:47-4922趙鋒.東方紅802K履帶拖拉機(jī)張緊緩沖裝置的失效分析及解決措施J.中國一拖集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，2001.4:34-3623于立彪,鄭慕僑,張英.負(fù)重輪多體接觸問題有限元分析J.北京理工大學(xué)學(xué)報(bào),2002.10:572-57624陳淑艷，陳文家.基于 ADAMS的履帶車輛二次開發(fā)建模研究J.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2008.10:192-19325朱艷芳，翟雁，郭曉波.基于ADAMS的履帶車輛行走系統(tǒng)性能的仿真J.傳動(dòng)技術(shù),2

22、008.06:29-3126戴瑜,劉少軍.履帶車多剛體建模與仿真分析J.計(jì)算機(jī)仿真,2009.03:281-28527HAN Bao-kun, LI Xiao-lei,WANG Chang-tian.Track Model and Analysis of High-speed Tracked VehiclesJ.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2003.12:1774-177628Simon Doyl. The Potential of Web-based mapping and virtual realitytechnologies for modeling urban environments J. Com

23、puter,Environment and Urban System, 1998, 22(2): 137-1529王月梅,周義清,常列珍.履帶車輛的一種動(dòng)力學(xué)建模J.華北工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005.3:164-16630韓寶坤，李曉雷，孫逢春.履帶車輛動(dòng)力學(xué)仿真技術(shù)的發(fā)展與展望J.兵工學(xué)報(bào),2003.02:246-24931Murphy N R, Ahlvin R B. AMC-74 Vehicle Dynamics Module,Technical Report M-76-1. Army Engineer Waterways ExperimentStation,1976.1-5232毛依星，履帶車

24、輛軟地轉(zhuǎn)向性能理論分析J.江蘇工學(xué)院學(xué)報(bào)，1991.12:27-3333宋晗，李曉雷履帶動(dòng)態(tài)張緊力的動(dòng)力學(xué)仿真J.計(jì)算機(jī)仿真，2005.09：18-2134J H Cho,i D C Park. Dynamic track tension of high mobilitytracked vehiclesD. 2001 ASME Design Engineering TechnicalConferences and Information in Engineering Conference vo.l 6:18th BiennialConference onMechanicalVibration

25、andNoise pt.A, 2001, 2001: 61-67二、研究方案（以下各項(xiàng)均可加頁）（包括研究目標(biāo)、研究內(nèi)容、擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析和預(yù)期的研究進(jìn)展）研究目標(biāo)實(shí)現(xiàn)有關(guān)水稻收割機(jī)橡膠履帶行走系快速設(shè)計(jì)相關(guān)知識(shí)的收集、整理及快速設(shè)計(jì)知識(shí)庫的建立。實(shí)現(xiàn)水稻收割機(jī)橡膠履帶行走系的快速設(shè)計(jì)。建立水稻收割機(jī)橡膠履帶行走系快速設(shè)計(jì)資料庫、參數(shù)庫、規(guī)則庫和實(shí)例庫。建立履帶行走系及各關(guān)鍵部件的三維模型及三維模型庫，便于對(duì)模型進(jìn)行存儲(chǔ)和調(diào)用。對(duì)履帶行走系總成模型實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的仿真分析。研究內(nèi)容研究水稻收割機(jī)橡膠履帶行走系快速設(shè)計(jì)知識(shí)的搜集、整理和表達(dá)方法，建立橡膠履帶行

26、走系快速設(shè)計(jì)資料庫、參數(shù)庫、規(guī)則庫和實(shí)例庫，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建履帶式行走系數(shù)字化快速設(shè)計(jì)知識(shí)庫。研究集成知識(shí)工程與CAD參數(shù)化模型的底盤行走系零部件建模方法，建立橡膠履帶行走系零部件參數(shù)化設(shè)計(jì)模型庫。對(duì)橡膠履帶行走系總成進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的仿真分析。擬采用的研究方法1. 以橡膠履帶式行走系為研究對(duì)象，查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)資料和國家有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范等現(xiàn)有知識(shí)，收集總結(jié)履帶式行走系的現(xiàn)有設(shè)計(jì)準(zhǔn)則并進(jìn)行分析、比較、整理、分類，形成履帶式行走系的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。2. 運(yùn)用人工智能技術(shù)，基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的框架表示和產(chǎn)生式表示的混合知識(shí)表達(dá)模式，研究設(shè)計(jì)知識(shí)的表達(dá)方法，建立履帶式行走系設(shè)計(jì)資料庫、參數(shù)庫、規(guī)則庫和實(shí)

27、例庫，開發(fā)知識(shí)管理系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建履帶行走系數(shù)字化快速設(shè)計(jì)知識(shí)庫。3. 分析主流CAD軟件的建模方式、分析特點(diǎn)及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用其參數(shù)化建模技術(shù)，依據(jù)履帶式行走系的功能要求、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)步驟，結(jié)合推理機(jī)制，研究基于知識(shí)工程的履帶式行走系及各零部件參數(shù)化建模方法。4. 分析主流CAD/CAE軟件的特點(diǎn)和并行協(xié)同設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法。提出履帶式行走系數(shù)字化并行協(xié)同設(shè)計(jì)規(guī)范方法。5.運(yùn)用動(dòng)力學(xué)分析軟件adams對(duì)橡膠履帶行走系總成進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的仿真分析。4、技術(shù)路線本課題將采用以下技術(shù)路線來開展研究工作，見下圖：5、實(shí)驗(yàn)方案（一）履帶式行走系的設(shè)計(jì)1. 組成：驅(qū)動(dòng)輪，履帶，支重輪，張緊裝置和導(dǎo)

28、向輪，托輪，以及懸架等。2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1）驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì) 2）履帶設(shè)計(jì) 3）支重輪設(shè)計(jì) 4）張緊裝置設(shè)計(jì)5）導(dǎo)向輪（張緊輪）設(shè)計(jì) 6）托輪設(shè)計(jì) 7）密封裝置設(shè)計(jì)3. 履帶式行走系各部件設(shè)計(jì)方案1）典型結(jié)構(gòu)配置 分為兩種：近似對(duì)稱型非對(duì)稱型橡膠履帶式行走系常用設(shè)計(jì)形式驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)分為兩種驅(qū)動(dòng)形式：前驅(qū)動(dòng)，后驅(qū)動(dòng)齒數(shù)的確定：多采用奇數(shù)齒齒形，齒距（一般為履帶節(jié)距的一半）的確定 3）履帶設(shè)計(jì) a)按材料分為兩種：橡膠履帶（橡膠履帶為不可拆開的環(huán)形整體），金屬履帶 二者比較情況見下表：b)橡膠履帶按結(jié)構(gòu)形式分為三種：輪齒式，輪孔式，無芯金式c)橡膠履帶按驅(qū)動(dòng)方式分為鏈輪型，橡膠凸起驅(qū)動(dòng)型，摩擦驅(qū)動(dòng)型 d

29、)按結(jié)構(gòu)形式分為：整體式，組合式 e)履帶接地長度的確定（要求在結(jié)構(gòu)布置允許、滿足使用性能的條件下，盡量縮短履帶長度以降低造價(jià)） f)履帶節(jié)距，節(jié)數(shù)的確定 g)履帶厚度的確定 h)履帶花紋的選擇 4）支重輪設(shè)計(jì) a)布置，數(shù)量（通常為35個(gè)），軸距，結(jié)構(gòu)及直徑的設(shè)計(jì) b)與行走裝置的連接形式（一般為螺栓） c)避免與履帶節(jié)距成整數(shù)倍，提高通過性及減小振動(dòng) 5）張緊裝置設(shè)計(jì) 分為兩種張緊方式：a)固定張緊：通過改變絲杠和絲母來改變導(dǎo)向輪的位置，結(jié)構(gòu)簡單，為剛性連接（應(yīng)用較多）b)彈簧張緊：通過彈簧的伸縮來調(diào)節(jié)張緊度6）導(dǎo)向輪（張緊輪）設(shè)計(jì) 導(dǎo)向輪直徑的設(shè)計(jì) 7）托輪設(shè)計(jì) 一般為12個(gè)：軸距2米以

30、下的一般用1個(gè)，2米以上的一般為2個(gè)，小型作業(yè)機(jī)械若下垂度很小時(shí)可不用 8）密封裝置設(shè)計(jì)（二）履帶式行走系的多工況仿真分析從模型庫中調(diào)用橡膠履帶行走系總成進(jìn)行多工況的仿真分析。多工況包括：靜止?fàn)顟B(tài)，勻速運(yùn)動(dòng)，加速運(yùn)動(dòng)，減速運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)彎等工況，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的仿真分析。對(duì)履帶式行走系總成進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡化，建立力學(xué)分析模型，對(duì)其進(jìn)行多工況下的力學(xué)分析，計(jì)算出在各工況下的履帶的張緊力；進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析（履帶的驅(qū)動(dòng)效率，行動(dòng)阻力，附著性能等）和動(dòng)力學(xué)仿真分析（系統(tǒng)的速度，加速度，質(zhì)心位置的變化及功率譜密度等），并實(shí)現(xiàn)行走系總成的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)仿真。6、可行性分析目前，許多水稻收割機(jī)廠家偏重于對(duì)工作裝置的研究而忽

31、視了對(duì)行走系的認(rèn)真分析，從而導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)水田通過性能差、轉(zhuǎn)向性能不好、傳動(dòng)系負(fù)荷過重等問題。水稻收割機(jī)的研制首先要解決的就是水田通過性能的問題。水稻收割機(jī)行走系的設(shè)計(jì)涉及的因素很多，行走系設(shè)計(jì)的好壞,不僅直接影響收割機(jī)的水田通過性、轉(zhuǎn)向性能、傳動(dòng)載荷，而且也影響整機(jī)的作業(yè)性能、收割效率和工作可靠性等。因此，決不能對(duì)行走系的設(shè)計(jì)掉以輕心。我國在行走機(jī)構(gòu)方面的研究側(cè)重于理論方面，而實(shí)際使用方面的研究比較少，大都處于研究階段，推廣還需一定的時(shí)間。橡膠履帶是目前履帶拖拉機(jī)(不僅僅是農(nóng)業(yè)，包括工業(yè))發(fā)展的方向，對(duì)該行走系做進(jìn)一步的分析、研究，改進(jìn)技術(shù)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，縮小與國外產(chǎn)品的差距，同時(shí)向多系列、多用途

32、方面擴(kuò)展，履帶拖拉機(jī)才會(huì)有一個(gè)更好的明天。履帶式行走系的工作環(huán)境一般比較惡劣，如主要承載部件支重輪常受交變載荷，產(chǎn)生擠壓變形及疲勞裂紋，張緊緩沖裝置常受沖擊力，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)失效和疲勞破壞，還有履帶銷，驅(qū)動(dòng)輪等均會(huì)發(fā)生疲勞破壞等相關(guān)問題。因此，對(duì)履帶行走系的相關(guān)部件進(jìn)行分析，對(duì)于部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、材料選擇以及疲勞壽命預(yù)估都具有十分重要的指導(dǎo)作用。雖然履帶車已有200多年歷史，但由于其自身及其使用環(huán)境的復(fù)雜性使得研究一直停留在經(jīng)驗(yàn)公式和大量試驗(yàn)基礎(chǔ)之上，這種傳統(tǒng)的研制模式費(fèi)用高、周期長?，F(xiàn)代多體動(dòng)力學(xué)的發(fā)展為履帶車研究提供了理論基礎(chǔ),而虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)則為其研究提供了一定的分析手段。研究表明，通過虛擬樣機(jī)仿真技術(shù),進(jìn)行履帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，分析和優(yōu)化是可行的。本實(shí)驗(yàn)室研究虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)已有多年，研究工作經(jīng)驗(yàn)豐富，并取得了一定的成績，具有深厚的研究基礎(chǔ)。同時(shí)，本課題所采用的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助分析設(shè)備齊全，為研究工作提供了必要條件。7、預(yù)期的研究進(jìn)展（1）2011年4月-2011年5月查閱履帶式行走系設(shè)計(jì)和仿真分析的相關(guān)資料，進(jìn)行資料分析，完成開題報(bào)告；（2）2011年5月-2011年8月收集并整理履帶式行走系設(shè)計(jì)的有關(guān)數(shù)據(jù)，完成行走系總成框架的搭建及各組成部件的設(shè)